Межі в мікробіології

Мікробні симбіози

Редаговано
Сільвія Турроні

Університет Болоньї, Італія

Переглянуто
Серхіо Уззау

Університет Сассарі, Італія

Су Джин Чон

Лонг-Айлендський університет, США

Приналежності редактора та рецензентів є останніми, наданими в їхніх дослідницьких профілях Loop, і вони можуть не відображати їх ситуацію на момент огляду.

дослідження

  • Завантажити статтю
    • Завантажте PDF
    • ReadCube
    • EPUB
    • XML (NLM)
    • Додаткові
      Матеріал
  • Експортне посилання
    • EndNote
    • Довідковий менеджер
    • Простий текстовий файл
    • BibTex
ПОДІЛИТИСЯ НА

СТАТТЯ Оригінального дослідження

  • 1 Китайська загальна лікарня PLA, Пекін, Китай
  • 2 Realbio Technology Co., Ltd., Ханчжоу, Китай
  • 3 Академія військово-медичних наук, Пекін, Китай
  • 4 Перша центральна лікарня Тяньцзіня, Тяньцзінь, Китай
  • 5 Хайнаньське відділення китайської загальної лікарні НВАК, Санья, Китай

Кількісна ПЛР у реальному часі

Цілеспрямовані види між різними зразками калу були виявлені за допомогою кількісних термоциклів ПЛР у реальному часі (Німеччина), які експлуатувались згідно з довідником набору для синтезу кДНК 1-го стенду TUREscript. Праймери розроблені Beacon Designer 7.9. Після додавання всіх компонентів зразки центрифугували при 6000 об/хв протягом 1 хв, щоб утримувати всі компоненти на дні [реакційний стан Крок 1 - 95 ° C протягом 3 хв, Крок 2 - 95 ° C протягом 10 с, Крок 3 - 58 ° C протягом 30 с + зчитування пластини, Крок 5 - перейдіть до Крок 2, 39 циклів, і Крок 6 - Аналіз кривої розплаву (60–95 ° C + 1 ° C/цикл, час витримки 4 с)]. Відносна експресія гена була автоматично розрахована за допомогою програмного забезпечення qPCR soft3.2. Програмне забезпечення було розроблено на основі методу Пфаффа (докладніші відомості див. У Додатковому матеріалі).

Послідовність часу

Таблиця 4. Порівняння середземноморської дієти та хайнанської дієти.

4. Незважаючи на те, що було зроблено кілька спільних зусиль для вивчення динамічних змін мікробіоти кишечника у сторічників, у цьому дослідженні було кілька проблем; Сюди входили дефіцит вибіркових ресурсів, розподілене проживання столітнього населення та логістична проблема подорожей Хайнаном (Normann et al., 2013). Це 1-річне когортне дослідження повинно отримувати високоякісні зразки за кілька конкретних періодів часу. Для забезпечення точного аналізу даних, що стосуються зразків калу, і для достовірного відображення змін мікробіоти кишечника у людей довголіття, необхідні високоякісні процеси для подальшого спостереження, збору зразків калу та їх збереження. Однак усі раунди зразків калу не були успішно зібрані; отже, результати можуть не повністю корелювати з фактичними динамічними змінами мікробіоти кишечника у сторічників. Подальше дослідження буде вдосконалено за рахунок збільшення обсягу вибірки, розробки стандартизованих методів збору та збереження зразків калу та збільшення тривалості подальшого спостереження.

5. Новинним значенням цього дослідження є те, що воно досліджувало зміни мікробіоти кишечника у вмираючих сторічних, що не було досліджено в попередніх дослідженнях. Наші висновки та дані прокладають шлях для майбутніх досліджень, щоб розкрити таємницю довголіття.

Висновок

У цьому дослідженні ми досліджували зміни мікробіоти кишечника столітців Хайнану під час переходу від відносно стабільного стану здоров’я до зниження стану здоров’я та остаточної смерті. Ми виявили, що точка перегину суттєвих змін мікробіоти кишечника була за 7 місяців до смерті. Ми також виявили десять домінуючих видів бактерій, які можуть мати потенційний вплив на фізичний розпад столітнього віку. На підставі результатів попередніх досліджень ми виявили, що порівняно із столітниками на півночі Італії столітники Хайнану демонструють унікальні характеристики мікробіома кишечника.

Заява про доступність даних

Набори даних, створені для цього дослідження, доступні за запитом до відповідного автора.

Заява про етику

Дослідження за участю людей були розглянуті та схвалені Комітетом з медичної етики Хайнаньського відділення загальної лікарні НВО. Пацієнти/учасники надали письмову інформовану згоду на участь у цьому дослідженні.

Внески автора

ZL та YH проаналізували дані та склали рукопис. CL та TW організували дані та склали цифри. CJ, SQ, YZ, YJ, DT, CW та SW прокоментували дослідження та переглянули рукопис. GS, YY та RY розробляли, контролювали дослідження та переглядали рукопис. Усі автори прочитали та схвалили остаточний рукопис.

Фінансування

Це дослідження фінансувалось Національною ключовою програмою досліджень та розробок Китаю (2017YFD0400301).

Конфлікт інтересів

YH, TW та DT працювали у компанії Realbio Technology Co., Ltd.

Інші автори заявляють, що дослідження проводилось за відсутності будь-яких комерційних або фінансових відносин, які могли б трактуватися як потенційний конфлікт інтересів.

Додатковий матеріал

Список літератури

Abu-Ali, G. S., Mehta, R. S., Lloyd-Price, J., Mallick, H., Branck, T., Ivey, K. L., et al. (2018). Метатранскриптом мікробних спільнот фекалій людини у когорті дорослих чоловіків. Нат. Мікробіол. 3, 356–366. doi: 10.1038/s41564-017-0084-4

Андерсон, Е. Л., Лі, В., Клітгорд, Н., Горець, С. К., Дайрит, М., Сегурітан, В. та ін. (2016). Потужна стратегія збору та стабілізації температури навколишнього середовища: Сприяння функціональним дослідженням людського мікробіома у всьому світі. Наук. Респ. 6: 31731.

Arboleya, S., Watkins, C., Stanton, C., and Ross, R. P. (2016). Популяції кишкових біфідобактерій у здоров’ї та старінні людини. Спереду. Мікробіол. 7: 1204. doi: 10.3389/fmicb.2016.01204

Barbagallo, C. M., Cavera, G., Sapienza, M., Noto, D., Cefalu, A. B., Polizzi, F., et al. (2002). Харчові особливості сільського населення Південної Італії: проект Вентимілья ді Сіцилія. J. Am. Збірник Nutr. 21, 523–529. doi: 10.1080/07315724.2002.10719250

Biagi, E., Candela, M., Fairweather-Tait, S., Franceschi, C., and Brigidi, P. (2012). Старіння людського метаорганізму: мікробний аналог. Вік 34, 247–267. doi: 10.1007/s11357-011-9217-5

Biagi, E., Candela, M., Franceschi, C., and Brigidi, P. (2011). Старіння мікробіоти кишечника: нові перспективи. Старіння Res. Преподобний. 10, 428–429. doi: 10.1016/j.arr.2011.03.004

Biagi, E., Candela, M., Turroni, S., Garagnani, P., Franceschi, C., і Brigidi, P. (2013). Старіння та кишкові мікроби: перспективи збереження здоров’я та довголіття. Фармакол. Рез. 69, 11–20. doi: 10.1016/j.phrs.2012.10.005

Biagi, E., Franceschi, C., Rampelli, S., Severgnini, M., Ostan, R., Turroni, S., et al. (2016). Мікробіота кишечника та надзвичайне довголіття. Curr. Біол. 26, 1480–1485.

Biagi, E., Nylund, L., Candela, M., Ostan, R., Bucci, L., Pini, E., et al. (2010). Через старіння та не тільки: мікробіота кишечника та запальний статус у людей похилого віку та сторіччя. PLoS Один 5: e10667. doi: 10.1371/journal.pone.0010667

Бондер, М. Дж., Курильшиков, А., Тигчелаар, Е. Ф., Муягіч, З., Імганн, Ф., Віла, А. В. та ін. (2016). Вплив генетики хазяїна на мікробіом кишечника. Нат. Genet. 48, 1407–1412.

Каммарота, Г., Іаніро, Г., Тілг, Х., Раджіліч-Стоянович, М., Кумп, П., Сатокарі, Р. та ін. (2017). Європейська консенсусна конференція щодо трансплантації мікробіоти фекалій у клінічній практиці. Кишечник 66, 569–580.

Catterson, J.H., Khericha, M., Dyson, M.C., Vincent, A.J., Callard, R., Haveron, S.M., et al. (2018). Короткочасне, періодичне голодування викликає тривале здоров'я кишечника та незалежне від TOR продовження життя. Curr. Біол. 28, 1714.e – 1724.e.

Cirstea, M., Radisavljevic, N., and Finlay, B. B. (2018). Хороша помилка, погана помилка: прорив мікробних стереотипів. Клітинний мікроб 23, 10–13. doi: 10.1016/j.chom.2017.12.008

Claesson, M. J., Clooney, A. G., and O’Toole, P. W. (2017). Керівництво клініциста з аналізу мікробіомів. Нат. Преподобний Гастроентерол. Гепатол. 14, 585–595.

Claesson, M. J., Jeffery, I. B., Conde, S., Power, S. E., O’Connor, E. M., Cusack, S., et al. (2012). Склад мікробіоти кишечника корелює з дієтою та здоров’ям людей похилого віку. Природа 488, 178–184.

Коен, Дж. Е. (2003). Людське населення: наступні півстоліття. Наука 302, 1172–1175. doi: 10.1126/science.1088665

Колліно, С., Монтоліу, І., Мартін, Ф. П., Шерер, М., Марі, Д., Сальвіолі, С. та ін. (2013). Метаболічні ознаки надзвичайного довголіття у північноіталійських сторічників виявляють складне перероблення ліпідів, амінокислот та метаболізму мікробіоти кишечника. PLoS Один 8: e56564. doi: 10.1371/journal.pone.0056564

Кордейн, Л., Ітон, С. Б., Себастьян, А., Манн, Н., Ліндеберг, С., Воткінс, Б. А. та ін. (2005). Витоки та еволюція західної дієти: наслідки для здоров’я для 21 століття. Am. J. Clin. Nutr. 81, 341–354. doi: 10.1093/ajcn.81.2.341

Davis, C., Bryan, J., Hodgson, J., and Murphy, K. (2015). Визначення середземноморської дієти; огляд літератури. Поживні речовини 7, 9139–9153. doi: 10.3390/nu7115459

Дебеліус, Дж., Сонг, С. Дж., Васкес-Баеза, Ю., Сю, З. З., Гонсалес, А., і Найт, Р. (2016). Крихітні мікроби, величезний вплив: що важливо в дослідженнях мікробіомів кишечника? Геном Біол. 17: 217.

Dikongue, E., та Segurel, L. (2017). Широта як супровід мікробіологічного різноманіття кишечника людини? Біопроби 39: 1600145. doi: 10.1002/bies.201600145

Drago, L., Toscano, M., Rodighiero, V., De Vecchi, E., and Mogna, G. (2012). Мікрофлора калу, що культивується та піросеквентована у сторічників та молодих людей. J. Clin. Гастроентерол. 46, S81 – S84.

Estruch, R., Ros, E., Salas-Salvado, J., Covas, M. I., Corella, D., Aros, F., et al. (2018). Первинна профілактика серцево-судинних захворювань за допомогою середземноморської дієти, доповненої оливковою олією або горіхами. Н. Енгл. J. Med. 378: e34.

Faith, J. J., Guruge, J. L., Charbonneau, M., Subramanian, S., Seedorf, H., Goodman, A. L., et al. (2013). Тривала стійкість мікробіоти кишечника людини. Наука 341: 1237439.

Franzosa, E.A., Morgan, X. C., Segata, N., Waldron, L., Reyes, J., Earl, A.M., et al. (2014). Співвідношення метатранскриптома і метагеному кишечника людини. Proc. Natl. Акад. Наук. США. 111, E2329 – E2338.

Госальбес, М. Дж., Абеллан, Дж. Дж., Дурбан, А., Перес-Кобас, А. Є., Латорр, А. та Моя, А. (2012). Метагеноміка мікробіому людини: РДНК понад 16 с. Клін. Мікробіол. Заразити. 18, (Додаток 4), 47–49. doi: 10.1111/j.1469-0691.2012.03865.x

Він, Ю., Чжао, Ю., Яо, Ю., Ян, С., Лі, Дж., Лю, М. та ін. (2018). Профіль когорти: Дослідження столітньої когорти Китаю Хайнань (CHCCS). Міжнародний J. Епідеміол. 47, 694–695г. doi: 10.1093/ije/dyy017

Хайнц, К. та Мейр, В. (2014). Ви є тим, що приймаєте: мікробіомна модуляція процесу старіння. Клітинка 156, 408–411. doi: 10.1016/j.cell.2014.01.025

Hideki, N., Jungho, P., and Toshihisa, T. (2006). MetaGene: виявлення гена прокаріотів із послідовностей навколишнього генома. Нуклеїнові кислоти Res. 34, 5623–5630. doi: 10.1093/nar/gkl723

Кеніон, К. Дж. (2010). Генетика старіння. Природа 464, 504–512.

Кім, К. А., Чон, Дж. Дж., Ю, С. Й., і Кім, Д. Х. (2016). Ліпополісахарид мікробіоти кишечника прискорює старіння запалення у мишей. BMC Microbiol. 16: 9. doi: 10.1186/s12866-016-0625-7

Kong, F., Hua, Y., Zeng, B., Ning, R., Li, Y., and Zhao, J. (2016). Підписи мікробіоти кишечника довголіття. Curr. Біол. 26, R832 – R833.

Le Chatelier, E., Nielsen, T., Qin, J., Prifti, E., Hildebrand, F., Falony, G., et al. (2013). Багатство мікробіому кишечника людини корелює з метаболічними маркерами. Природа 500, 541–546.

LeCroy, M.N., і Stevens, J. (2017). Споживання їжі та звички південноазіатських іммігрантів, що проживають у західних країнах. Nutr. Преподобний. 75, 391–404. doi: 10.1093/nutrit/nux023

Li, R., Li, Y., Kristiansen, K., and Wang, J. (2008). SOAP: коротка програма вирівнювання олігонуклеотидів. Біоінформатика 24, 713–714. doi: 10.1093/bioinformatics/btn025

Лі, В. (2006). Швидка програма для кластеризації та порівняння великих наборів білкових або нуклеотидних послідовностей. Біоінформатика 22: 1658. doi: 10.1093/bioinformatics/btl158

Lopez-Otin, C., Galluzzi, L., Freije, J. M. P., Madeo, F., and Kroemer, G. (2016). Метаболічний контроль тривалості життя. Клітинка 166, 802–821. doi: 10.1016/j.cell.2016.07.031

Лінч, С. В. та Педерсен, О. (2016). Кишковий мікробіом людини у здоров’ї та хворобах. Н. Енгл. J. Med. 375, 2369–2379. doi: 10.1056/nejmra1600266

Мінору К., Сусуму Г., Шуйчі К., Ясусі О. та Масахіро Х. (2004). Ресурс KEGG для розшифровки геному. Нуклеїнові кислоти Res. 32, D277 – D280.

Nielsen, H. B., Almeida, M., Juncker, A. S., Rasmussen, S., Li, J., Sunagawa, S., et al. (2014). Ідентифікація та складання геномів та генетичних елементів у складних метагеномних зразках без використання еталонних геномів. Нат. Біотехнол. 32, 822–828.

Норманн Е., Фален А., Енгстранд Л. та Ліля Х. Е. (2013). Мікробні профілі кишечника у надзвичайно недоношених дітей з некротизуючим ентероколітом та без нього. Acta Paediatr. 102, 129–136. doi: 10.1111/apa.12059

Цінь, Н., Ян, Ф., Лі, А., Прифті, Е., Чень, Ю., Шао, Л. та ін. (2014). Зміни мікробіому кишечника людини при цирозі печінки. Природа 513, 59–64.

Requena, T., Martinez-Cuesta, M. C., and Pelaez, C. (2018). Дієта та мікробіоти пов’язані зі здоров’ям та захворюваннями. Харчова функція. 9, 688–704. doi: 10.1039/c7fo01820g

Ротшильд Д., Вайсброд О., Баркан Е., Курільшиков А., Корем Т., Зеєві Д. та ін. (2018). Навколишнє середовище домінує над генетикою господаря при формуванні мікробіоти кишечника людини. Природа 555, 210–215.

Saez-Almendros, S., Obrador, B., Bach-Faig, A., and Serra-Majem, L. (2013). Екологічні сліди Середземномор’я порівняно із західними режимами харчування: не лише переваги середземноморської дієти для здоров’я. Навколишнє середовище. Здоров'я 12: 118.

Санторо, А., Остан, Р., Кандела, М., Біагі, Е., Бригіді, П., Капрі, М. та ін. (2018). Зміни мікробіоти кишечника в крайні десятиліття людського життя: орієнтація на сторічників. Cell Mol. Life Sci. 75, 129–148. doi: 10.1007/s00018-017-2674-y

Софі, Ф., Маккі, К., Аббате, Р., Генсіні, Г. Ф. та Касіні, А. (2014). Середземноморська дієта та стан здоров’я: оновлений мета-аналіз та пропозиція щодо оцінки прихильності на основі літератури. Здоров'я Nutr. 17, 2769–2782. doi: 10.1017/s1368980013003169

Соновал, Р., Суїм, А., Саху, А., Ло, Л., Мацунага, Ю., Ву, З. та ін. (2017). Ідол з коменсальних бактерій продовжує здоров’я. Proc. Natl. Акад. Наук. США. 114, E7506 – E7515.

Вайзерман А.М., Коліада А.К. та Маротта Ф. (2017). Мікробіота кишечника: гравець у старінні та мішень проти старіння. Старіння Res. Преподобний. 35, 36–45. doi: 10.1016/j.arr.2017.01.001

Фогтманн, Е., Чен, Дж., Амір, А., Ши, Дж., Абнет, К.С., Нельсон, Х. та ін. (2017). Порівняння методів збору зразків калу при дослідженнях мікробіомів. Am. J. Епідеміол. 185, 115–123. doi: 10.1093/aje/kww177

Wang, F., Yu, T., Huang, G., Cai, D., Liang, X., Su, H., et al. (2015). Спільнота мікробіоти кишечника та її складання, пов’язане з віком та харчуванням у китайських сторічників. Дж. Мікробіол. Біотехнол. 25, 1195–1204. doi: 10.4014/jmb.1410.10014

Wang, L., Li, Y., Li, H., Holdaway, J., Hao, Z., Wang, W., et al. (2016). Регіональні характеристики старіння та довголіття в Китаї. Арх. Геронтол. Геріатр. 67, 153–159. doi: 10.1016/j.archger.2016.08.002

Жернакова, А., Курильшиков, А., Бондер, М. Дж., Тігчелаар, Е. Ф., Ширмер, М., Ватанен, Т. та ін. (2016). Популяційний аналіз метагеноміки виявляє маркери складу мікробіома кишечника та різноманітності. Наука 352, 565–569. doi: 10.1126/science.aad3369

Zi, Y., Ni, Z., Wu, C., Zhang, X., Wang, Q., Huang, X., et al. (2018). Метагеномне дослідження мікробіому кишечника при хворобі Бехчета. Мікробіом 6: 135.

Ключові слова: столітники, мікробіота кишечника, довголіття, метагеноміка, старіння

Цитування: Luan Z, Sun G, Huang Y, Yang Y, Yang R, Li C, Wang T, Tan D, Qi S, Jun C, Wang C, Wang S, Zhao Y and Jing Y (2020) Метагеномічне дослідження виявляє зміни in Gut Microbiota in Centenarians: Cohort Study of Hainan Centenarians. Спереду. Мікробіол. 11: 1474. doi: 10.3389/fmicb.2020.01474

Отримано: 02 серпня 2019 р .; Прийнято: 05 червня 2020 р .;
Опубліковано: 02 липня 2020 р.

Сільвія Турроні, Болонський університет, Італія

Серхіо Уззау, Університет Сассарі, Італія
Су Джин Чон, Університет Лонг-Айленда, США